自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。它的發(fā)展初期,是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動調(diào)節(jié)原理,主要用于工業(yè)控制,二戰(zhàn)期間為了設(shè)計和制造飛機及船用自動駕駛儀,火炮定位系統(tǒng),雷達跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設(shè)備,進一步促進并完善了自動控制理論的發(fā)展。到戰(zhàn)后,已形成完整的自動控制理論體系,這就是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論,它主要研究單輸入-單輸出,線形定常數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題。
西北工業(yè)大學(xué)自上個世紀(jì)50年代就成立了《自動控制原理》課程教學(xué)小組,經(jīng)常性地開展教學(xué)研討活動,幾十年來,經(jīng)過幾代人的發(fā)展、繼承和延續(xù),經(jīng)過1987年和1996年以來的兩次調(diào)整和重新組建,現(xiàn)已發(fā)展成為一支高素質(zhì)的師資團隊。在多年教學(xué)工作中,教學(xué)小組密切注視國內(nèi)外控制理論在科技與教育方面的進展,定期召開會議,制定教學(xué)計劃,總結(jié)工作,有計劃、有針對性地組織觀摩教學(xué)和交流聽課,進行教學(xué)法研究,取得了顯著的成效。
《自動控制原理》(第5版)精選了第四版中的主要內(nèi)容,加強了對基本理論及其工程應(yīng)用的闡述。書中深入淺出地介紹了自動控制的基本概念,控制系統(tǒng)在時域和復(fù)域中的數(shù)學(xué)模型及其結(jié)構(gòu)圖和信號流圖;比較全面地闡述了線性控制系統(tǒng)的時域分析法、根軌跡法、頻域分析法以及校正和設(shè)計等方法;對線性離散系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)定性及穩(wěn)態(tài)誤差、動態(tài)性能分析以及數(shù)字校正等問題,進行了比較詳細的討論;在非線性控制系統(tǒng)分析方面,給出了相平面和描述函數(shù)兩種常用的分析方法,對目前應(yīng)用日益增多的非線性控制的逆系統(tǒng)方法也作了較為詳細的介紹;最后兩章根據(jù)高新技術(shù)發(fā)展的需要,系統(tǒng)地闡述了線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合,以及動態(tài)系統(tǒng)的最優(yōu)控制等方法。書末給出的三個附錄,可供讀者在學(xué)習(xí)中查詢。與《自動控制原理》(第5版)配套的課件《自動控制原理電子版5.o》(科學(xué)出版社,2007),利于滿足教學(xué)需要。此外,與《自動控制原理》(第5版)配套的教材《自動控制原理習(xí)題解析》
第一章 自動控制的一般概念
§1.1 引言
§1.2 自動控制理論發(fā)展概述
§1.3 自動控制和自動控制系統(tǒng)的基本概念
§1.4 自動控制系統(tǒng)的基本組成
§1.5 控制系統(tǒng)示例
§1.6 自動控制系統(tǒng)的分類
§1.7 對控制系統(tǒng)性能的基本要求
§1.8 本課程的研究內(nèi)容
第一章小結(jié)
習(xí)題
第二章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
§2.1 引言
§2.2 控制系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型
§2.3 控制系統(tǒng)的復(fù)域數(shù)學(xué)模型
§2.4 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖及其等效變換
§2.5 控制系統(tǒng)的信號流圖
§2.6 控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
第二章小結(jié)
習(xí)題
第三章 線性系統(tǒng)的時域分析與校正
§3.1 概述
§3.2 一階系統(tǒng)的時間響應(yīng)及動態(tài)性能
§3.3 二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)及動態(tài)性能
§3.4 高階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)及動態(tài)性能
§3.5 線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
§3.6 線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差
§3.7 線性系統(tǒng)時域校正
第三章小結(jié)
習(xí)題
第四章 根軌跡法
§4.1 根軌跡法的基本概念
§4.2 繪制根軌跡的基本法則
§4.3 廣義根軌跡
§4.4 利用根軌跡分析系統(tǒng)性能
第四章小結(jié)
習(xí)題
第五章 線性系統(tǒng)的頻域分析與校正
§5.1 頻率特性的基本概念
§5.2 幅相頻率特性(Nyquist圖)
§5.3 對數(shù)頻率特性(Bode圖)
§5.4 頻域穩(wěn)定判據(jù)
§5.5 穩(wěn)定裕度
§5.6 利用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能
§5.7 閉環(huán)頻率特性曲線的繪制
§5.8 利用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能
§5.9 頻率法串聯(lián)校正
第五章小結(jié)
習(xí)題
第六章 線性離散系統(tǒng)的分析與校正
§6.1 離散系統(tǒng)
§6.2 信號采樣與保持
§6.3 z變換理論
§6.4 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
§6.5 穩(wěn)定性分析
§6.6 穩(wěn)態(tài)誤差計算
§6.7 動態(tài)性能分析
§6.8 離散系統(tǒng)的模擬化校正
§6.9 離散系統(tǒng)的數(shù)字校正
第六章小結(jié)
習(xí)題
第七章 非線性控制系統(tǒng)分析
§7.1 非線性控制系統(tǒng)概述
§7.2 相平面法
§7.3 描述函數(shù)法
§7.4 改善非線性系統(tǒng)性能的措施及非線性特性的利用
第七章小結(jié)
習(xí)題
第八章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合
§8.1 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
§8.2 線性系統(tǒng)的運動分析
§8.3 控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
§8.4 線性系統(tǒng)的可控性和可觀測性
§8.5 線性系統(tǒng)非奇異線性變換及系統(tǒng)的規(guī)范分解
§8.6 線性定常控制系統(tǒng)的綜合設(shè)計
第八章小結(jié)